《发现上帝粒子》ppt课件

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1、发现上帝粒子北京科技大学张亚九Background物理学的终极研究目的，是获得一种理论，运用这种理论可以解释世界上所有的物理现象。即寻找到一种“万有理论”-"Atheoryofeverything".到上个世纪，人们发现世界上的相互作用归结起来只有四种:万有引力、强相互作用、弱相互作用和电磁力.2021/9/16对称性破缺与标准模型如果将描述强相互作用的理论和描述电弱理论进行统一我们就获得一种统一了三种相互作用的模型即标准模型。而这建立在基于对称性破缺的机制上的南部歌德斯通定理上如何理解标准模型所描述的世界呢？普通物质由第

2、一代粒子组成，二代三代的粒子第二及第三代粒子只能在宇宙射线或是高能实验中制造出来，而且会在短时间内衰变成第一代粒子。把这些粒子排列成三代是因为每一代的四种粒子与另一代相对应的四种粒子的性质几乎一样，唯一的分别就是它们的质量。而波色子们则是用来传递相互作用的。一代粒子们所组成的物质传递相互作用的玻色子规范玻色子由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变，所以这些中介玻色子就被称为规范玻色子。标准模型所包含的玻色子有：胶子-强相互作用的媒介粒子，自旋为1，有8种光子-电磁相互作用的媒介粒子，自旋为1，只有1种W及Z玻色

3、子-弱相互作用的媒介粒子，自旋为1，有3种问题规范不变性导致规范玻色子在数学上被描述为无质量粒子的场方程。因此在单纯的理论中，规范玻色子应当是无质量的Goldstone粒子，相互作用应当是长程的。这一观点和弱相互作用是短程力的实验结果相矛盾，因此需要更深入的理论见解。由此可见正确解决这种问题是这种理论生死存亡的关键。？波色子我们中有些人是有质量的，为什么你们说我没质量，这不科学。其他物理学家的贡献为消除歌德斯通粒子的存在物理学家进行不倦的探索。首先人们认为是否有可能是斯通定理错了，然而格拉肖运用至少三种方法证明了斯通定理的

4、正确性。美国哈佛大学的许温格提出第一个突破口"定域对称性破缺和整体对称性破缺可能是两个不同的情况,他指出超导是对称性破缺的粒子，然而并不出现零质量粒子，因此戈德斯通定理有例外。"2021/9/16希格斯的“老三篇”第一篇文章，希格斯证明，在被称为规范不变性的一种微妙对称性形式引入之后，戈德斯通等人在证明中所做的某些假设不再成立。对称性自发破缺理论并没有障碍。第二篇论文中尝试把对称性自发破缺应用到电动力学上发现其中存在一种有质量且自旋为1的粒子，他能够传递相互作用；还存在另一种有质量却没有任何自旋的粒子。第三篇论文中希格斯开

5、始系统研究对称性自发破缺，他指出，当规范场和标量场相互作用时，若有对称性自发破缺存在，那个Goldstone玻色子和规范粒子以特殊的机制结合起来，是规范粒子成为质量不为零的粒子，而相应的Goldstone玻色子自由度将变成矢量玻色子的纵向自由度，这就消除了零质量Goldstone玻色子，这就是现在所说的希格斯机制。8简单的说就是，广义相对论指出质量就是空间的弯曲，当这个世界上粒子在通过希格斯场时，与这个场耦合作用，空间就会被弯曲，就像是粒子被希格斯场赋予了质量。而不与希格斯场相作用这个粒子看上去就是无质量。希格斯粒子的存在

6、，解释了标准模型中解决不了的质量问题。解释了质量的起源。因而被称为上帝粒子。哈利路亚就像是在一个挤满春哥粉丝的热闹走廊，普通观众可以轻松的通过，但如果是春哥，就会有一堆粉丝们围上来，春哥不得不减慢移动速度，就像给春哥质量。2021/9/16LHC（大型强子对撞器）寻找希格斯玻色子，必须把一个质子加速到接近光速。CERN的科学家们建造了LHC，这台LHC位于法国和瑞士边境地下100米（合330英尺）深、长16.8英里（合27公里）的环形隧道中。这台对撞机大约有9,300块超冷至零下456.25摄氏度的超导磁体。这使这台对撞机

7、能够把质子加速到99.99％的光速。质子要通过6个不同的探测器，每个侦测器负责运行不同的实验，而给这台对撞机提供的电力大得不可思议——120兆瓦，几乎是附近瑞士日内瓦州所有住宅的用电量。据关数据显示，将各类费用计算在内，寻找希格斯玻色子总成本高达132.5亿美元。在欧洲核子研究中心大型强子对撞机工作的科学家分别以两个独立的实验寻找希格斯玻色子，这两个实验分别称为ATLAS和CMS。112021/9/16超环面仪器的长度为44米，直径为25米，总重量为7000吨。超环面仪器是个多用途粒子侦测器。当大型强子对撞机制成的质子束在

8、侦测器的中心点进行散射实验时，很多各种各样具有不同能量的粒子会被生成。超环面仪器并不专注于某特定物理过程，它的设计目标是广泛地侦测各种可能发生的信号。这样可以保证，不论新物理过程或任何新粒子的形式为何，超环面仪器都都够侦测到它们的出现，并且测量出它们的物理性质。ATLAS122021/9/16CMS建在